受鲤科鱼类C型启动逃逸反应时高效率游动姿态及其周围涡流特征的启发,进行叶片仿生设计,以提升多翼离心风机的气动性能。首先,采用逆向工程方法获取了鲤科鱼C型启动姿态时鱼体中心线方程和水平剖面轮廓线方程,以C型启动时鱼体中弧线为基准,设计了仿生等厚叶片。其次,通过多翼离心风机气动性能数值计算和实验测试,得到了具有最佳进口安装角的仿生等厚叶片(O-BETB),采用O-BETB的多翼离心风机的风量增加了6.8%,噪声下降了0.5 dB(A)。最后,将仿生重构的鱼体流线型轮廓与O-BETB相耦合,得到仿生耦合叶片(CBB),以进一步提高多翼离心风机气动性能。结果表明当采用CBB时,多翼离心风机的风量增大了8.3%,噪声下降了1.1 dB(A)。基于流场分析,发现具有仿生中弧线和鱼体轮廓特征的耦合叶片在前缘进口角及叶片型线具有更好的引流导向作用,叶间流道的低速分离旋......

为降低冷却风扇的气动噪声并保证其气动性能不下降,参照试验,建立冷却风扇流场和声场的计算模型,通过计算流体力学(CFD)/计算气动声学(CAA)联合仿真方法,对风扇的气动性能和气动噪声性能进行仿真预测。将带有不等高、角度倾斜特征的叶片后缘锯齿结构引入冷却风扇结构设计中,进行参数化建模,结合正交试验研究了各参数对风扇风量以及噪声值的影响程度及影响趋势。结合响应曲面法(RSM),得到了叶片后缘锯齿结构优化方案,优化后的风扇模型气动噪声性能和气动性能都有改善,为车辆冷却风扇的参数设计提供了新的思路。

为了更好地实现叶片表面的流动控制,提升多翼离心风机的气动性能。本文突破传统仿鱼形叶片型线设计的局限性,基于优化叶片中弧线和鱼体单侧轮廓线发展了一种吸力面仿鱼形叶片。首先采用Box-Behnken响应面实验设计方法对叶片的进口角、出口角、叶片数和轮径比进行参数化设计,通过二次回归拟合得到叶片参数与风量的函数关系及最优参数组合。然后将鱼体单侧轮廓线应用在具有最优设计参数的叶片上,以提升多翼离心风机的气动性能。通过数值模拟方法研究了叶片仿生设计对多翼离心风机气动性能的影响,揭示了吸力面仿鱼形设计叶片的流动控制机理。与原型相比,采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机风量增加了8.4%,效率提升了6.73%。研究结果表明吸力面仿鱼形叶片的叶道内的流场分布明显优于单圆弧等厚叶片和传统仿鱼形叶片,其压力面型线保......

冷却风扇噪声是振动压路机的主要噪声源之一,对其降噪需求日益迫切。以某型号振动压路机冷却风扇为研究对象,利用大涡模拟法和声比拟法进行流场数值模拟和频谱分析,对比均布、无规则非均布和优先数系排布条件下的风扇性能,重点研究不同叶片排布方式对风扇气动性能、流场特性及噪声特性的影响。结果表明相比均布风扇,非均布结构对离散噪声有弱化峰值和移频作用;无规则非均布和公比过高优先数系排布易导致流场紊乱;选取公比合理的优先数系排布可在保证风扇气动性能和流场特性基础上,起到明显降噪效果,其中1.03公比条件下效果最佳,其总声压级平均降低3.28 dB。研究结果可为工程机械轴流风扇设计及其降噪方法研究提供一定参考。

为了降低发动机冷却风扇的气动噪声值,并保证气动性能不被减弱,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)与计算气动声学(CAA)理论对冷却风扇的气动噪声进行求解,并将气动噪声试验的结果与其对比,验证了该气动噪声计算方法具有可靠性。借助该噪声预测方法,通过正交试验研究各平面叶型参数对风扇噪声性能与气动性能的影响程度及影响趋势。综合分析正交试验分析结果,经Box-Behnken试验拟合出噪声代理模型,求解得到最低噪声参数组合。CFD/CAA联合仿真结果显示,优化后的风扇模型的气动噪声性能和气动性能都有改善,为车辆冷却风扇的参数设计和降噪研究提供了新的思路。

前起落架一般具有异于主起落架的双侧对称舱门,民用飞机进场降落时打开的前起落架舱门必然对起落架流场和噪声产生干扰阻挡和反射作用。为了研究前起落架舱门对起落架流场和噪声的干扰阻挡效应,采用两轮起落架标模对改善的延迟分离涡模拟(IDDES)方法和福克斯威廉姆斯—霍金斯(FW-H)方程进行数值方法验证;在数值计算方法准确可靠的基础上,对某民用飞机高保真前起落架有舱门和无舱门的两种模型的流场特征和远场辐射噪声特性进行对比计算分析,分析舱门附近流动演化过程及舱门对远场辐射噪声的影响。结果表明由于舱门迎风端面非平直面,稍向内侧弯曲与来流具有一定夹角,导致在其前端引起当地流动分离,进而扩散到整个舱门之间的区域;两侧舱门阻挡干扰气流向展向扩散并撞击舱体侧面边缘的趋势,遮挡反射舱体前缘剪切流失稳撞击起落架产......

为了研究直升机前飞时不同舱门打开程度对机身气动性能的影响,采用基于SST k-ω(k-ω shear-stress-transport)模型的计算流体力学方法,对舱门开度1/4、1/2、3/4、全开4种情况进行数值模拟,计算得到直升机机身的阻力、滚转力矩、俯仰力矩、偏航力矩等参数,通过流场分析,研究了舱门开启程度对机身气动特性的影响。研究结果表明舱门开启后,机身流场不对称现象明显,机身内部形成空腔流动,使机身阻力、俯仰力矩、偏航力矩增加。

采用高效的自由尾迹方法求解旋翼流场,在获得旋翼桨叶气动载荷的基础上,利用基于紧致源模型的FW-H方法进行旋翼载荷噪声计算。旋翼厚度噪声预测方面,使用三维网格对桨叶外形进行描述以提高精度。基于建立的旋翼气动噪声预测方法,开展了旋翼操纵量(总距、周期变距)、桨叶挥舞运动以及轴倾角等旋翼运动参数对气动噪声的影响分析。重点针对典型桨-涡干扰状态,分析了参数对桨-涡干扰(BVI)噪声指向性的影响规律。结果表明,旋翼运动参数尤其是桨叶周期变距运动,对气动噪声特性的影响较大,获得准确的桨叶运动参数和旋翼轴倾角是提升噪声预测精度的途径之一。

高速行驶在高墩桥梁上的货运汽车,由于高墩桥梁的地理位置较高,桥面风环境的突变情况,桥上车辆受风场影响较大。而货运车辆高度及重心位置高,导致货车具有较高的侧风敏感性。在受到强侧风影响时,货运汽车受到的侧向力和倾覆力矩相对较大,容易发生侧倾、侧滑等事故。文章利用Starccm+软件仿真得到的结果,进行车辆侧倾,以及不同路面(干路面、湿路面、雪路面和冰路面)条件下进行侧滑分析,进而得到桥梁上货运汽车行驶的安全风速、安全车速限值,对货运车辆在高墩桥上行驶的安全性进行评价。

为了研究侧风状态对重型卡车气动性能的影响,建立计算流体动力学模型研究不同横摆角下卡车外流场的变化,随后提出添加横向和纵向隔板作为减阻导流装置,分析两种结构对卡车气动特性的影响,并通过1∶7.5卡车比例模型的风洞试验验证数值仿真模型的有效性。结果表明侧风状态下重型卡车的风阻、侧向力和升力系数均随横摆角的增大而增大;在货箱前部添加横向或纵向隔板能够切断货箱前方间隙内流体的连续性,能不同程度地降低侧风状态下卡车的风阻系数。与添加纵向隔板相比,添加横向隔板的减阻效果更加明显,横摆角为12°时相对于原车模型的风阻系数下降率可达19.6%。但两种结构对侧向力系数和升力系数的影响很小,说明两种减阻结构在提升燃油经济性的同时,也可保证行车安全性。